采用SIEMENS802D系統(tǒng)的CK5116數(shù)控立車主軸控制設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作 者： 學(xué) 號(hào)： 系 部： 專 業(yè)： 題 目： 采用SIEMENS802D系統(tǒng)的CK5116 數(shù)控立車主軸控制設(shè)計(jì) 校內(nèi)指導(dǎo)教師：企業(yè)指導(dǎo)教師評(píng)閱者： 年 月 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要 隨著科學(xué)的發(fā)展，機(jī)床已經(jīng)從過(guò)去的手動(dòng)機(jī)床發(fā)展成自動(dòng)機(jī)床，現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用非常廣泛。數(shù)控立式車床是主要的數(shù)控產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)外需求量也非常大。其高精度的關(guān)鍵部分就體現(xiàn)在主軸的控制設(shè)計(jì)上。本設(shè)計(jì)采用的是德國(guó)SIEMENS公司的802D數(shù)控系統(tǒng)的CK5116數(shù)控立式車床；并給出了該數(shù)控系統(tǒng)下的CK5116機(jī)床的主控制回路電氣原理圖以及主軸的相關(guān)參數(shù)。并深刻做出選用該型號(hào)機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)的要求。并與其他型號(hào)或

2、系統(tǒng)的做簡(jiǎn)單的對(duì)比分析。本設(shè)計(jì)控制簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大，調(diào)速范圍寬，力矩大，過(guò)載能力強(qiáng)?？梢詰?yīng)用于精度較高的車削加工。關(guān)鍵詞：數(shù)控立式車床 802D數(shù)控系統(tǒng) 主軸 控制設(shè)計(jì) 參數(shù)目錄1 引言 12 CK5116數(shù)控立式車床簡(jiǎn)介 32.1 CK5116數(shù)控立式車床的相關(guān)結(jié)構(gòu)及性能分析 32.2 CK5116數(shù)控立式車床技術(shù)要求及相關(guān)參數(shù) 53 CK5116數(shù)控立車的系統(tǒng)分析及選用 74 CK5116數(shù)控立式車床主軸控制設(shè)計(jì)174.1 主軸控制要求分析 174.2 主軸控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 224.2.1 主軸電機(jī)主回路設(shè)計(jì)234.2.2 電源設(shè)計(jì) 254.2.3 控制回路設(shè)計(jì) 264.3 主軸PLC控制

3、274.4 參數(shù)設(shè)置 32 結(jié)論 35致謝 36參考文獻(xiàn) 371 引言現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是能源部門的需求，使高溫高壓水廣泛應(yīng)用于相關(guān)的領(lǐng)域中，對(duì)國(guó)民生產(chǎn)和人民生活起著越來(lái)越重要的作用，例如： 機(jī)床作為機(jī)械制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關(guān)注，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起，促使機(jī)床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導(dǎo)致了應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行柔性自動(dòng)化控制的新一代機(jī)床數(shù)控機(jī)床的誕生和發(fā)展。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，為人類提供了實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工工藝過(guò)程自動(dòng)化的理想手段。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，同時(shí)使人們對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)床傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機(jī)床以其優(yōu)異的性能和精度、

4、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創(chuàng)機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河。數(shù)控機(jī)床是以數(shù)字化的信息實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對(duì)位置，機(jī)床電機(jī)的啟動(dòng)和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動(dòng)作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)譯碼，運(yùn)算，發(fā)出各種指令控制機(jī)床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需的工件。數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，其主要有以下的優(yōu)點(diǎn)： a） 加工精度高；b） 生產(chǎn)效率高； c） 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件；d） 良好的經(jīng)濟(jì)效益；e） 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。 數(shù)控機(jī)床已成為我國(guó)市場(chǎng)需求的

5、主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國(guó)數(shù)控機(jī)機(jī)床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進(jìn)步，特別是在機(jī)床的高速化、多軸化、復(fù)合化、精密化方面進(jìn)步很大。但是，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床與先進(jìn)國(guó)家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國(guó)家建設(shè)的需要。 我國(guó)是一個(gè)機(jī)床大國(guó)，有三百多萬(wàn)臺(tái)普通機(jī)床。但機(jī)床的素質(zhì)差，性能落后，單臺(tái)機(jī)床的平均產(chǎn)值只有先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的1/10左右，差距太大，急待改造。 舊機(jī)床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。 隨著數(shù)控機(jī)床越來(lái)越多的普及應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益為大家所理解。在國(guó)內(nèi)工廠的技術(shù)改造中，機(jī)床的微機(jī)數(shù)控化改造已成為

6、重要方面。許多工廠一面購(gòu)置數(shù)控機(jī)床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、PC技術(shù)改造普通機(jī)床，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)經(jīng)濟(jì)資源有限，國(guó)家大，機(jī)床需要量大，因此不可能拿出相當(dāng)大的資金去購(gòu)買新型的數(shù)控機(jī)床，而我國(guó)的舊機(jī)床很多，用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機(jī)床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機(jī)床的自動(dòng)化程度，比較符合我國(guó)的國(guó)情。1984年，我國(guó)開始生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，并用于改造舊機(jī)床。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)?？梢灶A(yù)料，今后，機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開放化、并聯(lián)驅(qū)動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、極端化、綠色化已成為數(shù)控機(jī)床發(fā)

7、展的趨勢(shì)和方向。 中國(guó)作為一個(gè)制造大國(guó)，主要還是依靠勞動(dòng)力、價(jià)格、資源等方面的比較優(yōu)勢(shì)，而在產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新與自主開發(fā)方面與國(guó)外同行的差距還很大。 中國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)不能安于現(xiàn)狀，應(yīng)該抓住機(jī)會(huì)不斷發(fā)展，努力發(fā)展自己的先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與人才培訓(xùn)力度，提高企業(yè)綜合服務(wù)能力，努力縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家之 間的差距。力爭(zhēng)早日實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品從低端到高端、從初級(jí)產(chǎn)品加工到高精尖產(chǎn)品制造的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)從中國(guó)制造到中國(guó)創(chuàng)造、從制造大國(guó)到制造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機(jī)床行業(yè)是具有高技術(shù)含量的行業(yè)。其特點(diǎn)是技術(shù)要求高、產(chǎn)品更新?lián)Q代快、投資密度大、產(chǎn)品綜合性強(qiáng)，各功能部件對(duì)整機(jī)的質(zhì)量和性能至關(guān)重要。產(chǎn)品市場(chǎng)容量小，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手強(qiáng)大。這

8、對(duì)政府的支持協(xié)調(diào)和企業(yè)經(jīng)營(yíng)的有效靈活均提出很高要求?；镜恼叻较蚴且褔?guó)家政策導(dǎo)向、行業(yè)結(jié)構(gòu)的改善和靈活高效的企業(yè)機(jī)制三者更好地結(jié)合起來(lái)。但本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，綜合各類數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，充分從性能的實(shí)用性和成本價(jià)格的考慮，采用了大連生產(chǎn)的，選用西門子802D數(shù)控系統(tǒng)的CK5116型號(hào)的數(shù)控立式車床，分析和對(duì)比介紹了其相關(guān)性能、參數(shù)。并對(duì)其主軸的控制，做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和說(shuō)明。2 CK5116數(shù)控立式車床簡(jiǎn)介CK5116數(shù)控單柱立車，工作臺(tái)直徑1400mm、加工最大工件重量5t、加工最大工件高度1000mm，適用于各行業(yè)的機(jī)械加工，可用于外圓柱面、圓維面、端面、切槽、切斷等的粗、精車削加工。 工作臺(tái)采用靜

9、壓導(dǎo)軌，數(shù)控立車主軸徑向采用高精度NN30型（D級(jí)）軸承，回轉(zhuǎn)精度高承載能力大。 齒輪箱采用40Cr磨齒齒輪，精度高嗓音小。液壓件、電器件全部采用國(guó)內(nèi)著名廠家產(chǎn)品，可靠性高。 立車導(dǎo)軌滑動(dòng)面采用貼塑處理，提高耐磨性。導(dǎo)軌潤(rùn)滑采用集中供油，十分方便。標(biāo)準(zhǔn)配備選用國(guó)內(nèi)著名廠家光柵數(shù)顯配置。 立式車床鑄件采用優(yōu)質(zhì)消失模樹脂沙鑄造工藝，鑄件品質(zhì)高，經(jīng)時(shí)效處理，經(jīng)久耐用。2.1 CK5116數(shù)控立式車床的相關(guān)結(jié)構(gòu)及性能分析 該型號(hào)機(jī)床工作臺(tái)底座與床身，各自安裝固定在永久地基上。橫梁在立柱導(dǎo)軌上移動(dòng)并自動(dòng)液壓夾緊，橫梁上配置垂直立刀架。立刀架在橫梁上實(shí)現(xiàn)水平進(jìn)給和移動(dòng)，滑枕在垂直刀架滑座上實(shí)現(xiàn)垂直進(jìn)給和移

10、動(dòng)。機(jī)床主要零部件：床身、底座、工作臺(tái)、橫梁、立刀架滑座、電動(dòng)刀臺(tái)、變速箱體。主傳動(dòng)變速箱均為高強(qiáng)度鑄鐵和樹脂砂工藝鑄造，經(jīng)完善的熱處理工藝過(guò)程消除殘余應(yīng)力。各零部件結(jié)構(gòu)尺寸合理，并布置足夠的加強(qiáng)筋板，保證整機(jī)具有足夠的強(qiáng)度、剛性和高穩(wěn)定性。 工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)由主電機(jī)、齒輪減速、變速系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)四檔無(wú)級(jí)調(diào)速。 立刀架安裝在橫梁上?；聿馁|(zhì)為球墨鑄鐵，經(jīng)完善的熱處理 后精加工而成。機(jī)械性能尤佳?；碓谶\(yùn)行時(shí)，有較大的接觸剛度。為保證滑枕進(jìn)給切削的穩(wěn)定性，在刀架滑枕結(jié)構(gòu)上設(shè)有平衡油缸裝置，克服其重力。工作臺(tái)采用長(zhǎng)主軸結(jié)構(gòu)，徑向采用高精度雙列圓柱滾子軸承定心。其內(nèi)圈具有1：12錐度，可以調(diào)整徑向間隙，

11、確保工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)精度。橫梁在立柱導(dǎo)軌上作垂直升降運(yùn)動(dòng)。由一臺(tái)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿蝸輪副減速箱及升降絲杠。橫梁由一個(gè)楔鐵夾緊，放松。夾緊由液壓實(shí)現(xiàn)。機(jī)床采用集中定點(diǎn)對(duì)橫梁等及各運(yùn)動(dòng)部位進(jìn)行自動(dòng)供油潤(rùn)滑。機(jī)床運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)部位有全方位的安全連鎖、互鎖。機(jī)床的工作條件：電源：AC380V10%，50HZ三相交流。使用機(jī)床廠房環(huán)境溫度范圍-540，相對(duì)濕度4075%，空氣中粉塵濃度不得大于100mg/m3，不得含酸、鹽和腐蝕氣體。機(jī)床安裝應(yīng)遠(yuǎn)離震源、熱源和避免日光直曬。其外觀圖如圖 1：圖 1 CK5116數(shù)控立車外觀圖 2.2 CK5116數(shù)控立式車床技術(shù)要求及相關(guān)參數(shù)CA5116數(shù)控立式車床，采用西門子數(shù)

12、控系統(tǒng)控制，既可進(jìn)行大扭矩切削,又可實(shí)現(xiàn)高速高精度切削。可用于外圓柱面、圓錐面、圓弧面、復(fù)雜曲面、端面、切槽等粗精加工。本產(chǎn)品具有精度高、剛度大、使用壽命長(zhǎng)、抗震性好、可靠性高等特點(diǎn)。a） 幾何精度要求：1) 工作臺(tái)表面的平面度 0.06mm/1400;0.02/1000任意(只許凹) 2) 工作臺(tái)面的端面跳動(dòng) 0.02mm/1000mm 3) 工作臺(tái)徑向跳動(dòng) 0.02mm/1000mm 4) 刀架水平移動(dòng)對(duì)工作臺(tái)面的平行度 0.02/1000mm 5) 刀架垂直移動(dòng)對(duì)工作臺(tái)面的垂直度 正面0.06/1000mm 側(cè)面0.02/1000mmb） 工作精度:1) 工件表面粗糙度 平面、圓柱面Ra

13、1.6; 圓弧面Ra3.22) 圓度： 0.02mm/500mm3) 圓柱度 0.02mm/500mm 4) 平面度 0.04mm/1000mm5) X、Z軸定位精度 0.012mm/300mm6) 重復(fù)定位精度 0.005mmc） 主要參數(shù)如表 1:表1 CK5116數(shù)控立車主要參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)單位CK5116最大車削直徑mm1600工作臺(tái)直徑mm1400最大工件高度Hm1最大工件重量Wt5垂直刀架最大車削力KN25工作臺(tái)最大扭矩KN.m25工作臺(tái)轉(zhuǎn)速范圍（2級(jí)）/無(wú)級(jí)r/min5-160刀架進(jìn)級(jí)量范圍mm/min0.8-86垂直刀架滑枕行程mm800刀架快速移動(dòng)速度mm/min1800刀桿

14、截面高度mm40主電動(dòng)機(jī)功率KW30機(jī)床外行尺寸（長(zhǎng)寬高）cm283287340機(jī)床重量（約）t13.83 CK5116數(shù)控立車的系統(tǒng)分析及選用數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)字控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，英文名稱為（Numerical Control System），根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通過(guò)利用數(shù)字、文字和符號(hào)組成的數(shù)字指令來(lái)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和開關(guān)量。而常用的數(shù)控系統(tǒng)有發(fā)那科、西門子、廣數(shù)、華中等數(shù)控系統(tǒng)。a） 發(fā)那科（FANUC）系統(tǒng)：FANUC系統(tǒng)是日本富士通公司的產(chǎn)品，通常其

15、中文譯名為發(fā)那科。FANUC系統(tǒng)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)有非常悠久的歷史，有多種型號(hào)的產(chǎn)品在使用，使用較為廣泛的產(chǎn)品有FANUC 0、FANUC16、FANUC18、FANUC21等。在這些型號(hào)中，使用最為廣泛的是FANUC0系列。 系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中大量采用模塊化結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)易于拆裝、各個(gè)控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。FANUC系統(tǒng)設(shè)計(jì)了比較健全的自我保護(hù)電路。其操作面板及伺服模塊如圖2所示。 圖 2 FANUC操作面板及伺服模塊PMC信號(hào)和PMC功能指令極為豐富，便于工具機(jī)廠商編制PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。系統(tǒng)提供串行RS232C接口，以太網(wǎng)接口，能夠完成PC和機(jī)床

16、之間的數(shù)據(jù)傳輸。 FANUC系統(tǒng)性能穩(wěn)定，操作界面友好，系統(tǒng)各系列總體結(jié)構(gòu)非常的類似，具有基本統(tǒng)一的操作界面。FANUC系統(tǒng)可以在較為寬泛的環(huán)境中使用，對(duì)于電壓、溫度等外界條件的要求不是特別高，因此適應(yīng)性很強(qiáng)。 鑒于前述的特點(diǎn)，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)擁有廣泛的客戶。使用該系統(tǒng)的操作員隊(duì)伍十分龐大，因此有必要了解該系統(tǒng)的一些軟、硬件上的特點(diǎn)。 我們可以通過(guò)常見的FANUC 0系列了解整個(gè)FANUC系統(tǒng)的特點(diǎn)： 1) 剛性攻絲 主軸控制回路為位置閉環(huán)控制，主軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)與攻絲軸（Z軸）進(jìn)給完全同步，從而實(shí)現(xiàn)高速高精度攻絲。 2) 復(fù)合加工循環(huán) 復(fù)合加工循環(huán)可用簡(jiǎn)單指令生成一系列的切削路徑。比如定義了工件的

17、最終輪廓，可以自動(dòng)生成多次粗車的刀具路徑，簡(jiǎn)化了車床編程。 3) 圓柱插補(bǔ) 適用于切削圓柱上的槽，能夠按照?qǐng)A柱表面的展開圖進(jìn)行編程。 4) 直接尺寸編程 可直接指定諸如直線的傾角、倒角值、轉(zhuǎn)角半徑值等尺寸，這些尺寸在零件圖上指定，這樣能簡(jiǎn)化部件加工程序的編程。 5) 記憶型螺距誤差補(bǔ)償 可對(duì)絲杠螺距誤差等機(jī)械系統(tǒng)中的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償數(shù)據(jù)以參數(shù)的形式存儲(chǔ)在CNC的存儲(chǔ)器中。 6) CNC內(nèi)裝PMC編程功能 PMC對(duì)機(jī)床和外部設(shè)備進(jìn)行程序控制 7) 隨機(jī)存儲(chǔ)模塊 MTB（機(jī)床廠）可在CNC上直接改變PMC程序和宏執(zhí)行器程序。由于使用的是閃存芯片，故無(wú)需專用的RAM寫入器或PMC的調(diào)試RAM。b）

18、 西門子數(shù)控系統(tǒng)：西門子（SINUMERIK）數(shù)控系統(tǒng)是德國(guó)西門子公司的產(chǎn)品。西門子憑借在數(shù)控系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品方面的專業(yè)思考與深厚積累，不斷制造出機(jī)床產(chǎn)品的典范之作，為自動(dòng)化應(yīng)用提供了日趨完美的技術(shù)支持。SINUMERIK 不僅意味著一系列數(shù)控產(chǎn)品，其力度在于生產(chǎn)一種適于各種控制領(lǐng)域不同控制需求的數(shù)控系統(tǒng)，其構(gòu)成只需很少的部件。它具有高度的模塊化、開放性以及規(guī)范化的結(jié)構(gòu)，適于操作、編程和監(jiān)控。主要包括：控制及顯示單元、PLC輸入/輸出單元（PP）、PROFIBUS總線單元、伺服驅(qū)動(dòng)單元、伺服電機(jī)等部分。 主要數(shù)控系統(tǒng)類型有： 1) SINUMERIK 802S/C系統(tǒng) SINUMERIK 802

19、S/C系統(tǒng)專門為低端數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)而開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型CNC控制系統(tǒng)。802S/C兩個(gè)系統(tǒng)具有同樣的顯示器，操作面板，數(shù)控功能，PLC編程方法等，所不同的只是SINUMERIK 802S帶有步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，控制步進(jìn)電機(jī)，可帶3個(gè)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)軸及一個(gè)10V模擬伺服主軸；SINUMERIK 802C帶有伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它采用傳統(tǒng)的模擬伺服10V接口，最多可帶3個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)軸及一個(gè)伺服主軸。 2) SINUMERIK 802D系統(tǒng) 該系統(tǒng)屬于中低檔系統(tǒng)，其特點(diǎn)是：全數(shù)字驅(qū)動(dòng)，中文系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（通過(guò)PROFIBUS連接系統(tǒng)面板、I/O模塊和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)），調(diào)試方便。具有免維護(hù)性能的SINUMERIK 802D核心部件

20、-控制面板單元（PCU）具有CNC、PLC、人機(jī)界面和通訊等功能，集成的PC硬件可使用戶非常容易地將控制系統(tǒng)安裝在機(jī)床上。 3) SINUMERIK 840D/810D/840Di系統(tǒng) 840D/810D是幾乎同時(shí)推出的，具有非常高的系統(tǒng)一致性，顯示/操作面板、機(jī)床操作面板、S7-300PLC、輸入/輸出模塊、PLC編程語(yǔ)言、數(shù)控系統(tǒng)操作、工件程序編程、參數(shù)設(shè)定、診斷、伺服驅(qū)動(dòng)等許多部件均相同。 SINUMERIK 810D是840D的CNC和驅(qū)動(dòng)控制集成型，SINUMERIK 810D系統(tǒng)沒(méi)有驅(qū)動(dòng)接口，SINUMERIK 810D NC軟件選件的基本包含了840D的全部功能。 采用PROFI

21、BUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)西門子840Di系統(tǒng)，全PC集成的SINUMERIK 840Di數(shù)控系統(tǒng)提供了一個(gè)基于PC的控制概念。 4) SINUMERIK 840C系統(tǒng) SINUMERIK 840C系統(tǒng)一直雄居世界數(shù)控系統(tǒng)水平之首，內(nèi)裝功能強(qiáng)大的PLC 135WB2，可以控制SIMODRE 611A/D模擬式或數(shù)字式交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，適合于高復(fù)雜度的數(shù)控機(jī)床。 交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) SIMODRE611A：模擬式伺服，配合1FT5系列進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)（600V）和1PH7主軸電機(jī)，可控制主軸，進(jìn)給軸，及普通異步電機(jī)。 SIMODRE 611D：數(shù)字式伺服，配合1FT6/1FK6系列進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)和1PH7主軸電機(jī)

22、，可控制主軸，進(jìn)給軸等，只能配合810D、840D、840C數(shù)控系統(tǒng)。 SIMODRE 611U：通用型伺服，可接收模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)（PROFIBUS），可以進(jìn)行位置控制、速度控制及轉(zhuǎn)矩控制。配合1FT6/1FK6和1PH7電機(jī)，是理想的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)解決方案之一。 SIMODRE 611UE：通用E型伺服，通過(guò)PROFIBUS接連，其余同611U。c） 廣州數(shù)控（GSK）系統(tǒng)：中國(guó)南方數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地，廣東省20家重點(diǎn)裝備制造企業(yè)之一，中國(guó)國(guó)家863重點(diǎn)項(xiàng)目中檔數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化支撐技術(shù)承擔(dān)企業(yè)，擁有中國(guó)最大的數(shù)控機(jī)床連鎖超市。公司秉承科技創(chuàng)新、追求卓越品質(zhì)，以提高用戶生產(chǎn)力為先導(dǎo)，以創(chuàng)新技術(shù)為動(dòng)力，為

23、用戶提供GSK全系列機(jī)床控制系統(tǒng)、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置和伺服電機(jī)、大功率主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置和主軸伺服電機(jī)等數(shù)控系統(tǒng)的集成解決方案，積極推廣機(jī)床數(shù)控化改造服務(wù)，開展數(shù)控機(jī)床貿(mào)易。GSK擁有國(guó)內(nèi)最大的數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)生產(chǎn)基地，中國(guó)一流的生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程，科學(xué)規(guī)范的質(zhì)量控制體系保證每套產(chǎn)品合格出廠。GSK產(chǎn)品批量配套全國(guó)五十多家知名機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)，是中國(guó)主要機(jī)床廠家數(shù)控系統(tǒng)首選供應(yīng)商。其操作面板圖如圖 3：圖 3 廣州數(shù)控操作面板簡(jiǎn)圖 GSK980T車床數(shù)控系統(tǒng)（CNC），于1998年推出的普及型數(shù)控系統(tǒng)。作為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的升級(jí)換代產(chǎn)品，GSK980T采用高級(jí)處理器（CPU）和可編程門陣列（PLD）進(jìn)行硬件

24、插補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)高速m級(jí)控制。 采用四層線路板，集成度高，整機(jī)工藝結(jié)構(gòu)合理，可靠性高。液晶（LCD）中文顯示、界面友好、操作方便。加減速可調(diào)，可配套步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器或伺服驅(qū)動(dòng)器。可變電子齒輪比，應(yīng)用方便。 GSK928TC為經(jīng)濟(jì)型m級(jí)車床數(shù)控系統(tǒng)，采用大規(guī)模門陣列（CPLD）進(jìn)行硬件插補(bǔ)，真正實(shí)現(xiàn)了高速m級(jí)控制。 使用圖形液晶顯示器（LCD），中文菜單及刀具軌跡圖形顯示，界面友好。加減速時(shí)間可調(diào)，可適配反應(yīng)式步進(jìn)系統(tǒng)、混合式步進(jìn)。 系統(tǒng)或交流伺服系統(tǒng)構(gòu)成不同檔次的車床數(shù)控系統(tǒng)。 GSK980i車床數(shù)控系統(tǒng)（CNC）為新近推出的中高檔數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)率先采用以DSP運(yùn)動(dòng)控制芯片為核心、以嵌入式結(jié)構(gòu)PC為平臺(tái)

25、（PC-BASED）的新一代數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用DSP和主CPU并行處理機(jī)制，具有較高的動(dòng)態(tài)跟蹤精度和良好的加工性能，可作為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控的升級(jí)換代產(chǎn)品。GSK980i系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： 1) 四個(gè)獨(dú)立的伺服電機(jī)連接口可實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)動(dòng)和四軸的全閉環(huán)控制； 2) 獨(dú)立主軸通道可連接模擬量主軸（0-10V）或伺服主軸； 3) 具有一個(gè)可帶512點(diǎn)的串行I/0接口； 4) 完全的速度環(huán)控制系統(tǒng)，高速、高精度、高效率； 5) 中、英文界面可選； 6) 圖形、坐標(biāo)、代碼實(shí)時(shí)跟蹤； 7) 全功能代碼編輯器，編輯大小不受限制； 8) 直觀的MDI輸入控制； 9) 方便直接的系統(tǒng)參數(shù)配置； 10) PLC梯形圖輸入

26、（選配）； 11) 在線代碼幫助體系故障診斷。d） 華中數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介：華中數(shù)控系統(tǒng)有限公司成立與1995年，由華中理工大學(xué)，中國(guó)國(guó)家科技部，湖北省，武漢市科委，武漢市東胡高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，香港大同工業(yè)設(shè)備有限公司等政府部門和企業(yè)共同投資組建。近幾年來(lái)，公司都以300%的速度迅猛發(fā)展。 公司在“八五”期間，承擔(dān)了多項(xiàng)國(guó)家數(shù)控攻關(guān)重點(diǎn)課題，取得了一大批重要成果。其中“華中I型數(shù)控系統(tǒng)”在中國(guó)率先通過(guò)技術(shù)鑒定，在同行業(yè)中處于領(lǐng)先地位，被專家評(píng)定為“重大成果”、“多項(xiàng)創(chuàng)新”、“國(guó)際先進(jìn)”。該項(xiàng)目同時(shí)還獲得了中國(guó)國(guó)家863的重點(diǎn)支持。1997年，華中I型數(shù)控系統(tǒng)被國(guó)家科技部列入1997年度中國(guó)國(guó)家新產(chǎn)品計(jì)

27、劃（4）”和“九五國(guó)家科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃指南項(xiàng)目（A）”。其華中數(shù)控生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)核心部件圖如圖 4：圖 4 華中數(shù)控生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)核心部件 華中I型（HNC-1）高性能數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)： 1) 以通用工控機(jī)為核心的開放式體系結(jié)構(gòu)： 系統(tǒng)采用基于通用32位工業(yè)控制機(jī)和DOS平臺(tái)的開放式體系結(jié)構(gòu)，可充分利用PC的軟硬件資源，二次開發(fā)容易，易于系統(tǒng)維護(hù)和更新?lián)Q代、可靠性好。 2) 獨(dú)創(chuàng)的曲面直接插補(bǔ)算法和先進(jìn)的數(shù)控軟件技術(shù)： 處于國(guó)際領(lǐng)先水平的曲面直接插補(bǔ)技術(shù)將目前CNC上的簡(jiǎn)單直線，圓弧差補(bǔ)功能提高到曲面輪廓的直接控制，可實(shí)現(xiàn)高速、高效和高精度的復(fù)雜曲面加工。采用漢字用戶界面，提供完善的在線幫

28、助功能，具有三維仿真校驗(yàn)和加工過(guò)程圖形動(dòng)態(tài)跟蹤功能，圖形顯示形象直觀。 3) 系統(tǒng)配套能力強(qiáng)： 公司具備了全套數(shù)控系統(tǒng)配套能力。系統(tǒng)可選配該公司生產(chǎn)的HSV-11D交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)與伺服電機(jī)、HC5801/5802系列步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元與電機(jī)、HG.BQ3-5B三相正弦波混合式驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)和國(guó)內(nèi)外各類模擬式、數(shù)字式伺服驅(qū)動(dòng)單元。 華中-2000型高性能數(shù)控系統(tǒng)： 是面向21世紀(jì)的新一代數(shù)控系統(tǒng) 華中-2000型數(shù)控系統(tǒng) (HNC-2000) 是在國(guó)家八 五科技攻關(guān)重大科技成果-華中I型（HNC-1）高性能數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)的高檔數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用通用工業(yè)PC機(jī)、TFT真彩色液晶顯示器

29、，具有多軸多通道控制能力和內(nèi)裝式PLC，可與多種伺服驅(qū)動(dòng)單元配套使用。具有開放性好、結(jié)構(gòu)緊湊、集成度高、可靠性好、性能價(jià)格比高、操作維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，是適合中國(guó)國(guó)情的新一代高性能、高檔數(shù)控系統(tǒng)。 HNC-1M銑床、加工中心數(shù)控系統(tǒng)： HNC-1M銑床、加工中心數(shù)控系統(tǒng)采用以工業(yè)PC機(jī)為硬件平臺(tái)，DOS及其豐富的支持軟件為軟件平臺(tái)的技術(shù)路線，使得系統(tǒng)具有可靠性好，性能價(jià)格比高，更新?lián)Q代和維護(hù)方便，便于用戶二次開發(fā)等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)可與各種39軸聯(lián)動(dòng)的銑床、加工中心配套使用。系統(tǒng)除具有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控功能外，還內(nèi)設(shè)二級(jí)電子齒輪、內(nèi)裝式可編程控制器、雙向式螺距補(bǔ)償、加工斷點(diǎn)保護(hù)與恢復(fù)、故障診斷與顯示功能。獨(dú)創(chuàng)的三維

30、曲面直接插補(bǔ)功能，極大簡(jiǎn)化零件程序信息和加工輔助工作。此外，系統(tǒng)使用漢字菜單和在線幫助，操作方便，具有三維仿真校驗(yàn)及加工過(guò)程動(dòng)態(tài)跟蹤能力，圖形顯示形象直觀。 HNC-1T車床數(shù)控系統(tǒng)： 可與各種數(shù)控車床、車削加工中心配套使用。該系統(tǒng)以32位工業(yè)PC機(jī)為控制機(jī)，其處理能力、運(yùn)算速度、控制精度、人機(jī)界面及圖形功能等方面均較目前流行的車床數(shù)控系統(tǒng)有較大的提高。系統(tǒng)具有類似高級(jí)語(yǔ)言的宏程序功能，可以進(jìn)行平面任意曲線的加工。系統(tǒng)操作方便，性能可靠，配置靈活，功能完善，具有良好的性能價(jià)格比。e） 系統(tǒng)選用：綜合以上考慮，本機(jī)采用的是德國(guó)西門子802D數(shù)控系統(tǒng)。西門子802D系統(tǒng)是西門子公司在2002年針對(duì)

31、中國(guó)大陸市場(chǎng)發(fā)行的一款全簡(jiǎn)體中文的數(shù)控系統(tǒng),它以其友好的操作界面,強(qiáng)大的數(shù)控加工功能,在國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床中占有了非常大的比重.西門子802D系統(tǒng)是西門子840D系統(tǒng)的簡(jiǎn)化版,擁有大部分840D的數(shù)控功能,窗口式操作界面,極大的方便操作人員的使用,并擁有非常強(qiáng)大的維護(hù)、診斷功能。西門子802D標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)的特征是具有大量的控制功能，如鉆削、車削、銑削、磨削以及特殊控制，這些功能在使用中不會(huì)有任何相互影響。全數(shù)字化的系統(tǒng)、革新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、更高的控制品質(zhì)、更高的系統(tǒng)分辨率以及更短的采樣時(shí)間，確保了一流的工件質(zhì)量。 采用32位微處理器、實(shí)現(xiàn)CNC控制，用于完成CNC連續(xù)軌跡控制以及內(nèi)部集成式PLC控制。

32、可實(shí)現(xiàn)鉆、車、銑、磨、切害、沖、激光加工和搬運(yùn)設(shè)備的控制，備有全數(shù)字化的SIMDRIVE611數(shù)字驅(qū)動(dòng)模塊：最多可以控制31個(gè)進(jìn)給軸和主軸進(jìn)給和快速進(jìn)給的速度范圍為100-9999mm/min。其插補(bǔ)功能有樣條插補(bǔ)、三階多項(xiàng)式插補(bǔ)、控制值互聯(lián)和曲線表插補(bǔ)，這些功能。為加工各類曲線曲面零件提供了便利條件。此外還具備進(jìn)給軸和主鈾同步操作的功能。1) 西門子802D系統(tǒng)組成簡(jiǎn)圖如圖 5：圖 5 西門子802D數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)要組成結(jié)構(gòu)圖2) 西門子802D系統(tǒng)總體連接圖如圖 6 ：802D系統(tǒng)的三大部件通過(guò)PROFIBUS總線連接的！圖 6 西門子802D系統(tǒng)總體連接圖3) 西門子數(shù)控系統(tǒng)3種產(chǎn)品的性價(jià)比

33、較： 西門子數(shù)控SINUMERIK 802D：具有免維護(hù)性能的SINUMERIK802D，其核心部件PCU （面板控制單元）將CNC、PLC、人機(jī)界面和通訊等功能集成于一體?？煽啃愿?、易于安裝。 SINUMERIK802D可控制4個(gè)進(jìn)給軸和一個(gè)數(shù)字或模擬主軸。通過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS將驅(qū)動(dòng)器、輸入輸出模塊連接起來(lái)。 模塊化的驅(qū)動(dòng)裝置SIMODRIVE611Ue配套1FK6系列伺服電機(jī)，為機(jī)床提供了全數(shù)字化的動(dòng)力。 通過(guò)視窗化的調(diào)試工具軟件，可以便捷地設(shè)置驅(qū)動(dòng)參數(shù)，并對(duì)驅(qū)動(dòng)器的控制參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化。 SINUMERIK802D集成了內(nèi)置PLC系統(tǒng)，對(duì)機(jī)床進(jìn)行邏輯控制。采用標(biāo)準(zhǔn)的PLC的編

34、程語(yǔ)言Micro/WIN進(jìn)行控制邏輯設(shè)計(jì)。并且隨機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)的PLC子程序庫(kù)和實(shí)例程序，簡(jiǎn)化了制造廠設(shè)計(jì)過(guò)程，縮短了設(shè)計(jì)周期。 SINUMERIK 810D： 在數(shù)字化控制的領(lǐng)域中，SINUMERIK 810D第一次將CNC和驅(qū)動(dòng)控制集成在一塊板子上?？焖俚难h(huán)處理能力，使其在模塊加工中獨(dú)顯威力。 SINUMERIK 810D NC軟件選件的一系列突出優(yōu)勢(shì)可以幫助您在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。例如提前預(yù)測(cè)功能，可以在集成控制系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)快速控制。另一個(gè)例子是坐標(biāo)變換功能。固定點(diǎn)停止可以用來(lái)卡緊工件或定義簡(jiǎn)單參考點(diǎn)。模擬量控制控制模擬信號(hào)輸出;刀具管理也是另一種功能強(qiáng)大的管理軟件選件。 樣條插補(bǔ)功能(A，B，

35、C樣條)用來(lái)產(chǎn)生平滑過(guò)渡；壓縮功能用來(lái)壓縮NC記錄；多項(xiàng)式插補(bǔ)功能可以提高810D/810DE運(yùn)行速度。 溫度補(bǔ)償功能保證您的數(shù)控系統(tǒng)在這種高技術(shù)、高速度運(yùn)行狀態(tài)下保持正常溫度。此外，系統(tǒng)還為您提供鉆、銑、車等加工循環(huán)。 西門子數(shù)控SINUMERIK 840D：SINUMERIK 840D數(shù)字NC系統(tǒng)用于各種復(fù)雜加工,它在復(fù)雜的系統(tǒng)平臺(tái)上，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)定而適于各種控制技術(shù)。840D與SINUMERIK_611數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和SIMATIC7可編程控制器一起，構(gòu)成全數(shù)字控制系統(tǒng)，它適于各種復(fù)雜加工任務(wù)的控制，具有優(yōu)于其它系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)和控制精度。4 CK5116數(shù)控立式車床主軸控制設(shè)計(jì) 數(shù)控技術(shù)及數(shù)

36、控機(jī)床在當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國(guó)家基礎(chǔ)工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用，并已成為傳統(tǒng)機(jī)械制造工業(yè)提升改造和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的重要手段和標(biāo)志。 隨著機(jī)電一體化技術(shù)的推廣，其典型產(chǎn)品，是集機(jī)床、計(jì)算機(jī)、電機(jī)及拖動(dòng)、自動(dòng)控制、檢測(cè)等技術(shù)為一身的自動(dòng)化設(shè)備。其中主軸運(yùn)動(dòng)是數(shù)控車床的一個(gè)重要內(nèi)容，是數(shù)控機(jī)床完成切削任務(wù)的核心部件，其精度和承載能力直接影響到零件的精度和質(zhì)量。而動(dòng)力約占整臺(tái)車床的動(dòng)力的70%80%。動(dòng)力的基本控制有主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，可自動(dòng)換擋和無(wú)極調(diào)速。在目前數(shù)控車床中，主軸控制裝置主要是采用交流變頻器來(lái)控制交流主軸電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為滿足數(shù)控車床對(duì)主軸驅(qū)

37、動(dòng)的要求，必須具有以下幾個(gè)性能：a） 要有較寬調(diào)速范圍，且速度穩(wěn)定性能要高；在斷續(xù)負(fù)載情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)范圍要下；b） 電機(jī)加減速響應(yīng)時(shí)間要短；c） 過(guò)載能力強(qiáng)；d） 使用噪聲低、震動(dòng)小、壽命長(zhǎng)。本章便是根據(jù)傳統(tǒng)數(shù)控車床主軸控制研究的基礎(chǔ)上，對(duì)CK5116型數(shù)控立車主軸設(shè)計(jì)的進(jìn)一步研究和分析。4.1 主軸控制要求分析a） 對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求1) 主軸輸出大功率 為了滿足生產(chǎn)率的要求，通常主傳動(dòng)電機(jī)應(yīng)有2.5250kw的功率范圍，因此，對(duì)功率驅(qū)動(dòng)電路提出了更高的要求。2) 調(diào)速范圍要足夠大一般要求如能在（1:100）(1:1000)范圍內(nèi)進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，1：10范圍內(nèi)進(jìn)行恒功率調(diào)速，并能實(shí)現(xiàn)四

38、象驅(qū)動(dòng)功能。3) 控制功能：主軸與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的同步控制；準(zhǔn)?？刂疲ū阌谧詣?dòng)換刀）；角度分度控制。b） 對(duì)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的要求1) 精度高 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的精度是指輸出量能復(fù)現(xiàn)輸入的精度程度。2) 穩(wěn)定性好 穩(wěn)定是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下，能在短暫的調(diào)節(jié)過(guò)程后，達(dá)到新的或者恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)。3) 快速響應(yīng) 它反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。4) 調(diào)速范圍寬5) 低速大轉(zhuǎn)速c） 電氣元件的選擇1) 熔斷器的選擇熔斷器是一種簡(jiǎn)單而有效的保護(hù)電器。在電路中主要起短路保護(hù)作用，選擇熔斷器時(shí)主要是選擇熔斷器的類型、額定電壓、額定電流及熔體的額定電流。 選15A，選RT18-32 控制線路中PU12*3220V=0

39、.7A，選擇2A型號(hào)為RT18-32。2) 變頻器的選擇 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。 根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求，決定選用那種控制方式的變頻器，在變頻器選型前應(yīng)掌握傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)：電動(dòng)機(jī)的極數(shù)；轉(zhuǎn)矩特性、臨界轉(zhuǎn)矩、加速轉(zhuǎn)矩；電磁兼容性。 由于矢量控制是著眼于轉(zhuǎn)子磁通來(lái)控制電機(jī)的定子電流，因此在其內(nèi)部的算法中大量涉及到電機(jī)參數(shù)。電機(jī)除了考慮常規(guī)的參數(shù)如電機(jī)極數(shù)、額定功率、額定電流外，還應(yīng)考慮定子電阻、定子漏感抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子漏感抗、互感抗和空載電流。 3) 接觸器 接觸器是一種用來(lái)頻繁地接通和分?jǐn)鄮в胸?fù)載的主

40、電路的自動(dòng)控制電器。接觸器由電磁機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧裝置及其他部件四部分組成。其中電磁機(jī)構(gòu)由線圈、動(dòng)鐵心和靜鐵心組成；觸點(diǎn)系統(tǒng)包括三對(duì)觸點(diǎn)、輔助觸點(diǎn)。 工作原理是當(dāng)線圈通電后，鐵心產(chǎn)生電磁吸力將銜鐵吸合。銜鐵帶動(dòng)觸點(diǎn)系統(tǒng)動(dòng)作，使常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵在反作用彈簧力的作用下釋放，觸電系統(tǒng)隨之復(fù)位。選擇交流接觸器時(shí)主要考慮主觸點(diǎn)的額定電壓、額定電流、輔助觸點(diǎn)的數(shù)量與種類、吸引線圈的電壓等級(jí)、操作頻率等。 u=380V，II1=8A，選CJ1010 冷卻電機(jī)、卡盤電機(jī)電路。4) 繼電器 繼電器是一種根據(jù)電量參數(shù)（電壓、電流）或非電量參數(shù)（時(shí)間、溫度、壓力等）的變

41、化自動(dòng)接通或斷開控制電路，以完成控制或保護(hù)任務(wù)的電器。繼電器用途廣泛，種類繁多。按反應(yīng)的參數(shù)可分為電流繼電器、電壓繼電器、時(shí)間繼電器、熱繼電器和速度繼電器等；按動(dòng)作原理可分為電磁式、電動(dòng)式、電子式等。 U=220V，I2=2.9A，I3=0.33A，觸點(diǎn)對(duì)數(shù)為4對(duì)。 型號(hào)選擇JZ744，5A，220V，JZ844，5A，24V。5) 變壓器 變壓器是一種將某一數(shù)值的交流電壓變換成頻率相同但數(shù)值不同的交流電壓的靜止電器。 變壓器的功能主要有：電壓變換；電流變換，阻抗變換；隔離；穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）；自耦變壓器；高壓變壓器（干式和油浸式）等。選擇變壓器的主要依據(jù)式變壓器的額定值。 根據(jù)實(shí)際情況選擇

42、一次額定電壓U1（380V、220V），在選擇二次額定電壓U2(二次額定值是指初級(jí)加額定電壓時(shí)，二次的空載輸出電壓，二次帶有額定負(fù)載時(shí)輸出電壓下降5%，因此選擇輸出額定電壓時(shí)應(yīng)略高于份額在額定電壓)。 根據(jù)實(shí)際負(fù)載情況，確定各二次繞組額定電流I2。一般繞組的額定輸出電流應(yīng)大于或等于額定負(fù)載電流。二次額定容量由總?cè)萘看_定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 P=KP 式中P-電磁元件的吸持功率和燈等負(fù)載消耗的功率，單位為 kW； K-變壓器的容量?jī)?chǔ)備系數(shù)，K=1.11.5。6) 空氣開關(guān) 電源總空氣開關(guān)D1-QF1主要給主軸電動(dòng)機(jī)H1-M1提供電源, 而在控制變壓器二次側(cè)的NC、強(qiáng)電控制電路等在變壓器一次側(cè)產(chǎn)生的電流

43、相對(duì)較小,因此電源總空氣開關(guān)D1-QF1的額定電流的選擇，主要考慮主軸電動(dòng)機(jī)H1-M1的額定電流。P1=3Kw，P2=1.1Kw，P3=125w，U=380V I=P1U=7.9A，I2=2.9A，I3=0.33A，I總=I1+I2+I3=11.3A，所以選擇16A，確定空氣開關(guān)為DZ115401901，220V，16A，級(jí)數(shù)為一。7) 其他元?dú)饧倪x擇 直流穩(wěn)壓電源： 直流穩(wěn)壓電源的功能是將非穩(wěn)定交流電源變成穩(wěn)定直流電源。 在數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中，需要穩(wěn)壓電源給驅(qū)動(dòng)器、控制單元、直流繼電器及信號(hào)指示燈等提供直流電源。在數(shù)控機(jī)床中主要使用開關(guān)電源。 直流穩(wěn)壓電源的功率為100W。 按鈕的選擇

44、： 根據(jù)需要的觸電數(shù)目,動(dòng)作要求,使用場(chǎng)合及顏色等進(jìn)行按鈕的選擇。一般用紅色表示停止，綠色表示啟動(dòng)。4.2 主軸控制系統(tǒng)分析主軸是車床最主要的部件之一，整個(gè)機(jī)器的性能很大程度上決定于主軸的性能，主軸直接承受切屑力，轉(zhuǎn)速的范圍很大。所以我們引入主軸控制系統(tǒng),利用CNC控制器監(jiān)控主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和方向來(lái)完成對(duì)工件的精確加工。主軸控制系統(tǒng)由五個(gè)部分組成：控制器CNC、變頻器、編碼器、主軸電機(jī)、主軸。主軸控制系統(tǒng)原理圖如圖 7所示。圖 7 主軸控制系統(tǒng)原理圖 主軸控制單元（或稱主軸放大器）接受來(lái)自CNC的譯碼指令，同時(shí)接受速度反饋實(shí)施速度閉環(huán)控制。它還通過(guò)PLC將主軸的各種實(shí)際工作狀態(tài)報(bào)告CNC用以完成

45、對(duì)主軸的各項(xiàng)功能控制。主軸電機(jī)控制接口為主軸串行輸出（與模擬輸出相對(duì)，串行輸出中輸出到主軸的命令值為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)）。同時(shí)使用外接位置編碼器與CNC相連，用于檢測(cè)主軸的位置。使主軸能以指定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，如，S500 M03。 本機(jī)床由CNC控制主軸電機(jī)的速度和極性。主軸有高低兩擋齒輪，高速擋主軸與主軸電機(jī)之間齒輪傳動(dòng)比為1：1；低速擋主軸與主軸電機(jī)之間齒輪傳動(dòng)比為1：4.95。 換擋時(shí)序圖如圖 8所示：圖 8 換擋時(shí)序圖NCK檔位1表示主軸的編程速度在第一檔速度范圍內(nèi)，或編程了M41；NCK檔位2表示主軸的編程速度在第二檔速度范圍內(nèi)，或編程了M42。4.2.1主軸電機(jī)主回路設(shè)計(jì)a） 主軸電機(jī)需具備的性

46、能：1) 電機(jī)功率要大，且在大的調(diào)速范圍內(nèi)速度穩(wěn)定，恒功率調(diào)速范圍寬；2) 在斷續(xù)負(fù)載下電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)要??；3) 加速、減速時(shí)間短；4) 溫升低，噪聲小，震動(dòng)小，可靠性高，壽命長(zhǎng)，易維護(hù)，重量輕；5) 電機(jī)過(guò)載能力強(qiáng)。b） 主軸變頻器電氣控制原理圖，如圖 9：圖 9 主軸變頻器控制電氣控制原理圖4.2.2電源設(shè)計(jì) 三相動(dòng)力電源（380V)通過(guò)伺服變壓器（380V電壓轉(zhuǎn)換成200V電壓）輸送到電源模塊的控制電路輸入端、電源模塊的主電路的輸入端以及作為主軸電動(dòng)機(jī)的風(fēng)機(jī)和急停輸入電源。其電氣原理設(shè)計(jì)如下圖 10：圖 10 電源電氣原理圖簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)圖4.2.3控制回路設(shè)計(jì)主軸潤(rùn)滑、主軸冷卻控制回路分析，如

47、圖 11：圖 11 主軸控制回路電氣原理簡(jiǎn)圖4.3 主軸PLC控制a） PLC常用地址定義及范圍如表2：表 2 PLC常用地址定義操作地址符說(shuō)明范圍V數(shù)據(jù)V.0到V.7T計(jì)時(shí)器T0到T15,單位：100msC計(jì)數(shù)器C0到C31I數(shù)字輸入I0.0到I7.7Q數(shù)字輸出Q0.0到Q7.7M標(biāo)志位M0.0到M127.7SM特殊標(biāo)志位SM0.0到SM0.6AACCU（邏輯）AC0到AC1（Udword）AACCU(算術(shù))AC2到AC3(Dword)b） 主軸控制地址說(shuō)明如表3：表 3 主軸控制地址說(shuō)明地址變量類型數(shù)據(jù)類型注解I0.0輸入BOOL電源模塊T64狀態(tài)I0.1輸入BOOL主軸使能I0.2輸入B

48、OOL單模態(tài)主軸選擇I0.3輸入BOOL主軸正轉(zhuǎn)按鈕I0.4輸入BOOL主軸反轉(zhuǎn)按鈕I0.5輸入BOOL主軸停止按鈕I0.7輸入BOOL系統(tǒng)急停I4.7輸入BOOL冷卻泵過(guò)載Q1.0輸出BOOL主軸正轉(zhuǎn)Q1.1輸出BOOL主軸反轉(zhuǎn)Q1.2輸出BOOL主軸停止Q1.3輸出BOOL主軸運(yùn)行燈Q1.4輸出BOOL報(bào)警：主軸運(yùn)行未完成Q0.4輸出BOOL主軸冷卻泵M0.0中間繼電器TEMP主軸運(yùn)行狀態(tài)M0.1中間繼電器TEMP-M0.2中間繼電器TEMP主軸正轉(zhuǎn)指令M0.3中間繼電器TEMP主軸反轉(zhuǎn)指令c） 主軸控制PLC相關(guān)設(shè)計(jì)與分析：1) 主軸的控制包括正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、制動(dòng)、使能等?？刂埔笕缦拢和ㄟ^(guò)M03/M04/M05實(shí)現(xiàn): M03：主軸正轉(zhuǎn) M04：主軸反轉(zhuǎn) M05：主軸停止通過(guò)MCP按鈕實(shí)現(xiàn):按正轉(zhuǎn)按鈕時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；按反轉(zhuǎn)按鈕時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；按停止